关 键 词：输电线路；故障测距；阻抗法；行波法
1故障分析法
1.1阻抗测距法的原理
阻抗测距法又称广义的故障分析法，测距装置根据架空输电线路故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗。由于线路长度与阻抗成正比，因此根据计算阻抗与线路的参考阻抗便可以求出由装置装设处到故障点的距离。测距装置首先根据采集的电气量进行计算，判断出故障类型，再进入相应的故障类型计算子程序计算故障回路阻抗。
1.1.1相间故障时的计算阻抗
假设故障为U1,U2相故障，则阻抗计算公式为：
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1.1.2单相接地故障时的计算阻抗
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1.2阻抗测距法的应用
阻抗测距法已被广泛应用在各类微机保护装置和故障录波测距装置中，成为主要的故障测距方法，但阻抗测距法受故障类型、故障电阻和线路对端负荷阻抗的影响较大，误差一般较大。
1.3利用双端数据的故障测距方法
1.3.1常用双端故障测距方法
一是利用两端电流或两端电流、一端电压的测距方法。利用两端零序电流有效值之比测定单相接地故障位置，但该方法忽略了分布电容的影响，且须事先作出若干运行方式下的零序电流分布曲线，其测距结果与运行方式有关。针对多端双回线系统，它采用忽略分布电容的集中参数等效电路。
二是利用两端电压和电流的测距方法。计算了两端阻抗继电器处的阻抗值，引入两端电流不同步角。虽然得到的测距方程为一次，但不同步角为余弦函数的二次方程（有4个根），其真伪根的区分较难。因此提出两种算法：一是利用两端继电器的测量阻抗形成二次测距方程；二是利用两侧的一相故障阻抗和两个阻抗继电器电流得出一次方程。
故障网络两端电压故障分量有效值之比只是线路阻抗、两端系统阻抗和故障距离的函数，其中线路阻抗是已知的，两端系统阻抗均为间接可测量，两电压故障分量有效值之比仅为故障距离的函数，从而简化了测距方程，且两端数据不必同步。
1.3.2两端测距算法存在的问题
两端测距方法不存在原理误差，而测距在实现时间方面的要求又比保护宽松得多。纵观两端测距算法，在数据同步和伪根判别等方面尚有待进一步改进。采用准确线路模型及不要求数据同步的两端（或多端）测距算法在原理上具有更大优越性，值得进一步深入研究。
2行波测距法
2.1行波测距法的原理
在输电线路发生故障后，在故障点将产生向两端运行的暂态行波，暂态行波在传播过程中遇到不均匀介质时，将发生折射和反射，在故障点和母线处暂态行波会发生反射和透射，行波测距法就是利用个波头之间的时间差来完成故障的定位。.png)
当仅在线路一侧设置故障检测元件（如图2所示），检测线路一侧流过的暂态电流，即可构成利用单端电流行波的故障测距。设由故障点产生并运动到达检测母线的初始行波波头和经母线反射回故障点、再由故障点反射到检测母线的第个行波波头间的时间差为Δt、波速度为v，则故障距离dL可由下式给出：
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受母线和系统结构等因素的影响，来自故障点的第个行波分量可能很微弱，以致无法检测而导致测距失败。因此有必要在故障线路两侧分设检测元件（如图3所示）用以检测到达个母线的初始行波而构成两端测距。设故障发生在时刻t，由故障点产生的初始行波到达两侧母线的时间分别为tm=t＋τm、tn=t＋τn，则故障距离可由下式给出：
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式中：dm——故障点距一端母线的距离；
dn——故障点距另一端母线的距离；
l——故障线路长度。
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两端测距需要线路两侧有准确的同步时间，测距受线路两端非线性元件的动态时延及参数的频变影响。当被测线路在检测母线处开路时，将检测不到电流行波，测距将失去依据。
2.2行波测距法的分类
2.2.1早期行波法
按照故障测距原理可分为 A,B,C 三类:
A型故障测距装置是利用故障点产生的行波到达母线端后反射到故障点,再由故障点反射后到达母线端的时间差和行波波速来确定故障点距离的。但此种方法没有解决对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题。
B型故障测距装置是利用记录故障点产生的行波到达线路两端的时间,然后借助于通讯联系实现测距的。因此它要求在线路两端有通讯联系,而且两边时标要一致，要利用GPS技术加以实现。
C型故障测距装置是在故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲,根据高频脉冲由装置到故障点往返一次的时间进行测距。这种测距装置原理简单,精度也高,但要附加高频脉冲信号发生器等部件,比较昂贵复杂。
三种测距原理的比较:A型和C型测距原理属于单端测距,不需要线路两端通信,因都需要根据装置安装处到故障点的往返时间来定位,故又称回波定位法;而 B型测距原理属于双端通讯,需要双端信息量。A型测距原理和B型测距原理适用于瞬时性和持久性故障,而C型测距原理只适用于持久性故障。
2.2.2现代行波法
(1)行波相关法
行波相关法所依据的原理是向故障点运动的正向电压行波与由故障点返回的反向电压行波之间的波形相似,极性相反,时间延迟△t对应行波在母线与故障点往返一次所需要的时间。对二者进行相关分析,把正向行波倒极性并延迟△t时间后,相关函数出现极大值。
这种方法也存在对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题。由于在一些故障情况下存在对侧端过来的透射波,它们会与故障点发生的反射波发生重叠,从而给相关法测距带来很大困难。
(2)高频行波法
高频行波法是提取电压或电流的高频行波分量,然后进行数字信号处理,再依据A型行波法进行故障测距。这是根据高频下母线端的反射特性,成功的区分了故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波。
参考文献
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论文作者:陈洪均
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/29
标签：故障论文; 阻抗论文; 两端论文; 母线论文; 线路论文; 电流论文; 反射论文; 《科学与技术》2019年20期论文;